Традиционные способы производства электрической энергии
Электроэнергетика — это отрасль энергетики, которая включает в себя передачу, производство и сбыт электрической энергии.
К основным способам производства электроэнергии можно отнести производство при помощи:
- Тепловых электростанций.
- Атомных электростанций.
- Гидроэлектростанций.
В гидроэнергетике, для производства электрической энергии, используется кинетическая энергия водного потока, а предприятиями, занимающиеся данным видом производства электроэнергии являются гидроэлектростанции. При сооружении гидроэлектростанций при помощи плотин создается перепад уровней водной поверхности — верхний и нижний бьеф. Из-за действия силы тяжести вода переливается из верхнего бьефа в нижний по специальным водоводам, где находятся турбины, лопасти которых раскручиваются потоком воды. Турбина вращает таким образом соосный электрический генератор. Особой разновидностью гидроэлектростанции является гидроаккумулирующие электростанции, использующиеся для разгрузки сети в пиковые часы. Пример схемы гидроэлектростанции изображен на рисунке ниже.
Статья: Производство электроэнергии
Рисунок 1. Схема гидроэлектростанции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 — водохранилище; 2 — машинный зал гидроэлектростанции; 3 — гидравлическая турбина; 4 — электрический генератор; 5 — водоприемник; 6 — напорный водовод; 7 — русло реки; 8 — линия электропередачи.
Гидравлическая турбина — это лопаточная машина, в которой происходит преобразование кинетической (или потенциальной) энергии воды в механическую работу вала.
Тепловая электростанция вырабатывает электрическую энергию посредством преобразования тепловой энергии, которая выделяется в результате сжигания органического топлива. Подавляющее большинство от общего объема электрической энергии в мире, производится на теплоэлектростанциях. На данных станциях химическая энергия топлива сначала превращается в механическую и только потом в электрическую. Топливом для них могу быть мазут, горючие сланцы, уголь или торф. Все тепловые электростанции делятся на конденсационные, производящие только электрическую энергию и теплоэлектроцентрали, которые кроме электрической энергии производят еще тепловую энергию в виде пара и горячей воды.
Атомная электростанция представляет собой промышленное предприятие, на котором атомная энергия преобразуется в электрическую. Тепло, которое выделяется в результате деления ядер тяжелых элементов, преобразуется в электрическую энергию. На таких станция используется ядерное горючее (уран, плутоний и т.п.), запасы которого значительно превышают запасы угля, нефти и природного газа. Атомные электростанции имеют целый ряд преимуществ перед другими видами станций, например, они не загрязняют окружающую среду (при нормальном режиме работы), а также не привязаны к источнику сырья. Главный их недостаток заключается в том, что при форс-мажорных обстоятельствах риск катастрофических последствий аварии существенно возрастает.
Альтернативные способы производства электрической энергии
Альтернативные способы производства электрической энергии представляют собой, такие методы, которые имеют ряд преимуществ перед традиционными, но не получившие широкого распространения по ряду причин. К основным из них относятся:
- Ветроэнергетика. Данный способ подразумевает использование энергии ветра для производства электроэнергии. Коэффициент полезного действия современных ветряных турбин достигает 60 %.
- Гелиоэнергетика. Данный способ подразумевает получение электрической энергии посредством фотоэлектрического эффекта из лучей Солнца. Солнечные батареи преобразуют свет сразу в электроэнергию. Недостаток способа заключается в том, что он гораздо дороже, чем производство электрической энергии при помощи генераторов. Коэффициент полезного действия современных солнечных батарей достигает 30 % (40 % у экспериментальных образцов).
- Геотермальная энергетика. Данный способ подразумевает использование получения электроэнергии из термальных подземных вод и горячих источников. Основной недостаток заключается в географической ограниченности, так как экономически выгодно строить геотермальные станции только в регионах с высокой тектонической активностью.
- Водородная энергетика. Данный способ подразумевает использование водорода в качестве энергетического топлива. У данного способа большие перспективы, так как сгорание водороде обладает высоким коэффициентом полезного действия, ресурс водорода практически не ограничен, также процесс сгорания водорода экологически безопасен. Но водородная энергетика не может в полной мере удовлетворить потребностям человека, так как производство чистого водорода очень дорого, а его транспортировка в больших количествах технически сложна.
- Волновая и приливная энергетика. Данный способ подразумевает использование естественной кинетической энергии ветровых волн и морских приливов. Основной недостаток заключается в совпадении многих факторов (частота приливов, постоянство ветров и т.п.), которые являлись бы основанием для строительства электростанции.
